Fizikas terminu vārdnīca

Šajā blogā atradīsiet jēdzienus no 10. klases fizikas mācību vielas.

Darbs

Padarītais darbs ir vienāds ar enerģijas izmaiņu, kas ir patērēta darba veikšanai.

Darba vērtību var iegūt no sākotnējā enerģijas daudzuma atņemot beigu enerģijas daudzumu.

A=Ebeig.−Esak.jebA=ΔE, kurA – darbs,J;E – enerģija, J.

Darbu tāpat kā enerģiju mēra Džoulos J. Ja ķermeņa enerģija palielinās, tad kopējais paveiktais darbs ir pozitīvs.

Kinētiskā enerģija

Enerģiju, kas piemīt tikai kustībā esošam ķermenim, sauc par kinētisko enerģiju.

Potenciālā enerģija

Potenciālā enerģija piemīt ķermenim, kurš ir pacelts kaut kādā augstumā virs zemes.

Virs zemes pacelts ķermeņa potenciālā enerģija ir tieši proporcionāli atkarīga masas m, brīvas krišanas paātrinājuma g un atrašanās augstuma h. Šos lielumus apvieno formula:Ep=m⋅g⋅h

Elastīgi izstieptas atsperes potenciālā enerģija ir tieši proporcionāla atsperes stinguma koeficientam k un absolūtās deformācijas Δx kvadrātam un to aprēķina pēc formulas:

Pilnā mehāniskā enerģija

Ja ķermeņa kustību neietekmē ārēji apstākļi, piemēram, nepastāv mijiedarbība ar citiem ķermeņiem, nav berzes vai pretestības spēku, tā pilnā mehāniskā enerģija laikā nemainās.

Ep+Ek=const

Balstoties uz to, ka kinētiskā enerģija kustības sākumā ir vienāda ar potenciālo enerģiju kustības augšējā punktā, aprēķiniem var tik izmantotas vēl divas formulas.Ja ir zināms maksimālais uzlidošanas augstums, tad var aprēķināt maksimālo kustības ātrumu ar formulu

Jauda un lietderības koeficients

Vidējais jaudas lielums ir padarītais darbs laika vienībā.

N=A:t

Automašīnas un cita transportlīdzekļa jaudu var arī aprēķināt, ja ir zināms mašīnas vilcējspēks F un kustības ātrums v. Šo formulu iegūst pārveidojot jaudas aprēķina pamata formulu. N=F⋅v

Lietderības koeficients η ir lietderīgās jaudas N attiecība pret pilno jeb kopējo jaudu Np. Tā aprēķināšanai izmanto formulu

Gravitācijas likums – Divi ķermeņi savstarpēji pievelkas ar spēku, kas ir proporcionāls abu ķermeņu masu reizinājumam un apgriezti proporcionāls ķermeņu savstarpējā attāluma kvadrātam.

To apraksta šāds vienādojums 

G – gravitācijas konstante,

kurF – pievilkšanās spēks, N;

m1 – pirmā ķermeņa masa, kg;

m2 – otrā ķermeņa masa, kg;

R – attālums starp ķermeņu masas centriem, m.

Attālumu starp priekšmetiem mēra starp priekšmetu masas punktiem.

Spēks, ar kuru pirmais ķermenis pievelk otru ķermeni, ir tik pat liels, kā spēks, ar kuru otrais ķermenis pievelk pirmo.

Brīvās krišanas paātrinājums

Brīvās krišanas paātrinājums raksturo cik daudz paātrināsies ķermeņa ātrums, ja ķermenis brīvi krīt. Par brīvo krišanu sauc ķermeņu paātrinātu kustību bezgaisa telpā, kad uz ķermeni darbojas tikai smaguma spēks. 

Brīvās krišanas paātrinājumu vienkāršotā veidā varam aprēķināt no formulas 

Smaguma spēks, kas darbojas uz ķermeni, ir atkarīgs no ķermeņa masas, planētas masas un ķermeņa atrašanās attāluma no planētas centra.

Ja mēs savienojam abas formulas, tad iegūstam formulu

ar kuru var aprēķināt brīvās krišanas paātrinājumu uz jebkura kosmiskā objekta – planētas vai zvaigznes.

Kosmiskie ātrumi

Kosmosā starp visiem ķermeņiem nepārtraukti darbojas pievilkšanās, kuru mēs uz Zemes izjūtam kā gravitāciju. Divi debesu ķermeņi pievelk vien otru ar vienādu spēku, kā to nosaka gravitācijas likums. Bet ievērojot 2. Ņūtona likumu, masīvākus debesu ķermeņus ir grūtāk izkustināt no sākotnējās trajektorijas nekā vieglākus, tādēļ mēs varam novērot, ka vieglāki ķermeņi kustas ap masīvākiem ķermeņiem, tādēļ vieglākos ķermeņus sauc par pavadoņiem.

Pavadoņa orbitālo kustības ātrumu sauc par pirmo kosmisko ātrumu, kuru aprēķina pār formulas 

Ķermeņa svars uz dažādām planētām

Ikdienā mēs svaru un masu uztveram par vienu un to pašu. Abi šie lielumi ir ļoti saistīti, bet tas nav viens un tas pats. Ķermeņa masa ir atkarīga no molekulu un atomu daudzuma ķermenī un to apzīmē ar “m” mēra kilogramos kg. Bet svars ir spēks ar kādu ķermenis iedarbojas uz citiem ķermeņiem gravitācijas rezultātā, un to pazīmē ar “P” mēra Ņūtonos N.

Ķermeņa svars ir spēks, ar kuru ķermenis spiež uz virsmu vai nostiepj iekari, kad tajā karājas.

Svara izmaiņa kustībā

Masa ir atkarīga no vielas daudzuma ķermenī. Jo vairāk atomu un molekulu satur ķermenis, jo lielāka ir tā masa. Svars ir spēks, ar kuru ķermenis spiež uz atbalsta virsmu vai nostiepj iekari. Ķermeņa svars ir atkarīgs no gravitācijas.

Ja ķermenis kustas paātrināti vertikālā virzienā, tad rodas ķermeņa svara izmaiņas.

Spēku saskaitīšana

Spēki ir vektoriāli lielumi, jo tiem piemīt vērtība jeb modulis un tiem piemīt virziens. Tādēļ spēku saskaitīšanā izmanto vektoru saskaitīšanas likumus.

1) Leņķis starp abiem vektoriem ir vienāds ar 0°. Spēki ir paralēli un vērsti vienā virzienā, tad spēku moduļus saskaita. Aprēķiniem izmanto formulu Fkop=F1+F

Ņūtona likumi

Katrs ķermenis paliek miera stāvoklī vai turpina savu vienmērīgu taisnlīnijas kustību, kamēr tam pieliktie spēki to neizmaina.

Ja uz ķermeni neiedarbojas citi ķermeņi vai arī, ja to iedarbība savstarpēji kompensējas, ķermenis saglabā miera vai vienmērīgas taisnvirziena kustības stāvokli. citiem vārdiem sakot, ja uz ķermeni radītais kopspēks ir nulle Fkop = 0, tad kustības ātruma izmaiņa arī ir vienāda ar nulli Δv = 0.

Slīdes berzes spēks

Slīdes berzes spēks ir tieši proporcionāls virsmas reakcijas spēkam un slīdes berzes koeficientam.

Palielinot ķermeņa svaru un palielinot berzes koeficientu, palielinās arī berzes spēks. Slīdes berzes spēks darbojas gadījumos, kad ķermenis kustas vai arī ķermeni cenšas izkustināt no vietas.Virsmas reakcijas spēks ir spēks, ar kuru virsma darbojas uz ķermeni. Virsmas reakcijas spēks ir spēks, ar kuru virsma spiež uz ķermeni, kurš atrodas uz virsmas. Ievērojot 3. Ņūtona likumu mēs vienmēr zinām, ka virsmas reakcijas spēks vienmēr ir vienāds ar spēku ar kuru ķermenis spiež uz virsmu. Uz nekustīgām horizontālām virsmām virsmas reakcijas spēks ir vienāds ar ķermeņa svaru un smaguma spēku Fr=Fs. Bet uz slīpas virsmas ķermeņa smaguma spēks un spēks, ar kuru ķermenis spiež uz virsmu, atšķiras.

Mehāniskas kustības galvenie pamatjēdzieni

Mehāniska kustība– ķermeņa novietojuma maiņa laikā attiecībā pret citiem ķermeņiem.

Atskaites ķermenis – ķermenis, attiecībā pret kuru tiek apskatīta kustība.

Atskaites sistēma – ar atskaites ķermeni saistīta koordinātu sistēma kopā ar laika mērīšanas ierīci.Lai grafiski analizētu ķermeņa kustību, atskaites ķermeni sasaista ar koordinātu sistēmu.

• ja kustība notiek pa taisni, ķermeņa stāvokli var raksturot ar vienu koordinātu asi X, to zīmējot kustības virzienā;
• ja kustības trajektorija ir līkne un notiek vienā plaknē, izmantojam divas koordinātas X un Y;
• lai raksturotu kustību telpā, izmantojam trīs koordinātu sistēmu X, Y, Z;
• ķermeņa stāvoklis ir jānosaka arī laikā, tātad vajadzīga laika mērīšanas ierīce.

Trajektorija – līnija, pa kuru pārvietojas masas punkts.

Ceļš – noteiktā laika intervālā veiktais trajektorijas garums, tiek apzīmēts ar l.

Pārvietojums – vektors, kas savieno kustības trajektorijas sākumpunktu ar trajektorijas beigu punktu un vērsts virzienā uz beigu punktu. Pārvietojuma moduli apzīmē ar s.

Vektoriāli lielumi – lielumi, kuriem ir noteikta skaitliskā vērtība (modulis jeb vektora garums) un virziens telpā.Piemēram: pārvietojums, ātrums, spēks un citi.

Skalāri lielumi – lielumi, kuriem ir tikai skaitliskā vērtība, bet nav virziena telpā.Piemēram: masa, laiks, arī temperatūra un citi. Vienmērīgā taisnvirziena kustībā lietotie pamatjēdzieni

Vienmērīgā taisnvirziena kustībā lietotie pamatjēdzieni

Vienmērīga taisnlīnijas kustība ir vienkāršākais kustības veids. Dabā šāda kustība sastopama reti, bet zināmos apstākļos ķermeņa kustību tomēr var modelēt kā vienmērīgu taisnlīnijas kustību.

Koordināte x – trajektorijas punkts, kurā kādā laika momentā atrodas ķermenis (masas punkts). Tā kā kustība notiek pa taisni, tad ķermeņa atrašanās vietas raksturošanai izmanto vienu koordinātu asi (parasti X asi) un stāvokļa noteikšanai izmanto koordināti x.

Pārvietojums s⃗  – vektors, kas savieno kustības sākuma punktu ar gala punktu un ir vērsts gala punkta virzienā. Pārvietojuma vektors var būt vērsts gan X ass virzienā, gan pretēji tam. Līdz ar to pārvietojuma projekcijas uz X ass var būt gan pozitīvas, gan negatīvas. Pārvietojuma projekciju ar sākuma un gala punkta koordinātēm saista sakarība
sx=x−x0, kur
x – kustības gala punkta koordināte,
x0 – kustības sākuma punkta koordināte,
sx – pārvietojuma projekcija uz X ass.

Kustībā veiktais ceļš l. Tā kā kustība notiek pa taisni, nemainot virzienu, tad pārvietojuma modulis (garums) skaitliski ir vienāds ķermeņa veikto ceļu: l=|sx|=|x−x0|.

Kustības ātrums – fizikāls lielums, kas raksturo pārvietojuma izmaiņas straujumu – veikto pārvietojumu laika vienībā.

⃗v =s⃗ :Δt, kur Δt – laika intervāls, kurā veikts pārvietojums s⃗ , (Δt=t−t0 jeb kustības beigu momenta un sākuma momenta starpība),
v⃗  – ķermeņa kustības ātrums.

Aprēķinos var izmantot arī šādas sakarības:
sx=vxΔt – pārvietojuma projekcijas aprēķinam,
l=vΔt – veiktā ceļa aprēķinam.

kustības koordinātes vienādojums – raksturo ķermeņa stāvokļa koordinātes atkarību no sākuma koordinātes, kustības ātruma un kustībā pavadītā laika. Tā kā kustība sākās punktā x0, racionāli pieņemt, ka laika sākuma moments arī ir nulle – tādā gadījumā Δt=t. Izmantojot iepriekš lietotās sakarības, varam iegūt šo vienādojumu:
x=x0+vxt  (Mērvienības SI sistēmā!)

Vidējais un momentānais ātrums

Vidējais ātrums raksturo ķermeņa kustību kādā noteiktā ceļa posmā. Lai raksturotu kustību noteiktā trajektorijas punktā, izmanto momentāno ātrumu.

vvid.=lk:Δtk, kur lk – kopējais kustībā veiktais ceļš, m,

Δtk – kopējais kustības laika intervāls, kurš var ietvert arī stāvēšanas laikus, ja kustības laikā tādi bijuši, s,

vvid. – vidējais kustības ātrums, m/s.

Paātrināta kustība, paātrinājums

Dabā biežāk sastopamas kustības, kurās mainās ķermeņa kustības ātrums. Vienkāršākās no tām ir taisnlīnijas kustības, kurās:

1. ātrums vienmērīgi (lineāri) palielinās – vienmērīgi paātrinātas kustības,
2. ātrums vienmērīgi (lineāri) samazinās – vienmērīgi palēninātas kustības

a ⃗ =v⃗ −v0:Δt (1) vai a⃗ =Δv:Δt (2), kur v⃗  – kustības beigu ātrums, m/s

 v⃗ 0 – kustības sākuma ātrums, m/s

 Δt – laika intervāls, kurā notikusi kustība, s 

Δv– ātruma vektora izmaiņu, m/s 

a⃗  –  kustības paātrinājums, ms2.

SI mērvienību sistēmā paātrinājuma vienība ir metrs uz sekundi kvadrātā.  Paātrinājums ir vektoriāls lielums, jo ātrums ir vektoriāls lielums. Paātrinājuma vektora virziens sakrīt ar ātruma vektora izmaiņas Δv−→ virzienu (2. formula).

Vienmērīgi paātrinātas kustības vienādojumi un grafiki

Vienmērīgi paātrinātas taisnlīnijas kustības vienādojumi raksturo paātrinājuma, ātruma, pārvietojuma un koordinātes atkarību no laika un ļauj spriest par kustības raksturu.

s=vvid.⋅Δt, kur

• s – pārvietojuma modulis (arī veiktais ceļš l), m,
• vvid. – kustības vidējais ātrums laika intervālā Δt.

Savukārt vidējo ātrumu vienmērīgi paātrinātā vai palēninātā kustībā, ja nemainās kustības virziens, var aprēķināt šādi: vvid.=|v0x+vx|2, kur

• v0x – kustības sākuma ātrums, m/s,
• vx – kustības beigu ātrums, m/s.

Kustību raksturojošos lielumu – paātrinājuma, ātruma, ceļa, pārvietojuma un koordinātes atkarību no laika bieži attēlo grafiski:

Vienkāršākā formula pārvietojuma moduļa aprēķināšanai (nemainīgs kustības virziens):s=|v0x+vx|2⋅t Ja ir jāaprēķina pārvietojuma projekcija, tad:sx=v0x+vx2⋅t Nedaudz pārveidojot šo formulu, var iegūt vēl divas formulas. a) Ja nav zināms beigu ātrums, bet dots paātrinājums un kustības laiks:sx=v0xt+axt22 vai, datoram tīkamākā formā, sx=v0xt+0,5axt2. b) Ja nav zināms kustības laiks:sx=v2x−v20x2ax Formulas kļūst vienkāršākas, ja kustība sākas no miera stāvokļa, kad v0x=0.

• Paātrinājuma projekcijai:
  ax=vxt
   
• Pārvietojuma projekcijai:
  sx=vx2⋅tsx=axt22sx=v2x2ax

Vienmērīga kustība pa riņķa līniju

Ja leņķu mērīšanu veicam SI sistēmas papildvienībās, tad jālieto mērvienība –  radiāns.

φ=l:R= 2πR:R=2πPilnā leņķī ir 2πradiānu.Šī vienādība arī kalpo par pamatu sakarībai starp grādiem un radiāniem:2π=360° vai, vienkāršojot, π=180°.

1rad=180°:π≈57,3° 1 rad ir aptuveni 57,3°, taču praksē šo vienādību izmanto reti. 

Kā radiānus pārveidot grādos?Parasti leņķis radiānos ir izteikts precīzi, pierakstā saglabājot skaitli π. Atceramies, ka π=180°! π:5=180°15=12°0,2π=0,2⋅180°=36° 

Kā grādus pārveidot radiānos?No pamatsakarības π=180° izsakām, cik radiānu ir vienā grādā: 1°=π:180Tad grādu skaitu reizinām ar šo izteiksmi.

Rotācijas kustības periods un frekvence

apriņķošanas periods T – laiks, kurā ķermenis kustībā pa riņķa līniju veic vienu pilnu apgriezienu.

apriņķošanas frekvence f – apriņķojumu skaits laika vienībā (SI mērvienību sistēmā sekundē)

Lai raksturotu vienmērīgu kustību pa riņķa līniju izmanto vairākus lielumus:

• apriņķošanas periods T – laiks, kurā ķermenis kustībā pa riņķa līniju veic vienu pilnu apgriezienu.

Ja kustības laikā t ķermenis veic N pilnus apgriezienus, tad apriņķošanas periodu T var aprēķināt pēc sakarības: T=t:N

Ja kustības laikā t ķermenis veic N apgriezienus, tad apriņķošanas frekvenci f var aprēķināt pēc sakarības:  f=N:t vai ν=N:t 

Frekvences mērvienība:[f]=1s – šo vienību sauc par hercu un apzīmē ar Hz. 

Salīdzinot apriņķošanas perioda un frekvences formulas, varam pamanīt, ka šie lielumi ir savstarpēji apgriezti:T=1:f unf=1:T

Ikdienas pieredze mums parāda, ka ķermeņi šķidrumā kļūst vieglāki – tie zaudē daļu sava svara. Kāpēc tas notiek, mēģināsim saprast, izmantojot zināšanas par spiedienu šķidrumos un spiediena spēku – spēku, kas darbojas uz visu ķermeņa virsmu.

Arhimēda spēks – jeb cēlējspēks ir spēks, kas darbojas uz ķermeni, kas iegremdēts šķidrumā vai atrodas gāzē.

Fizikā Arhimēda spēku ir pieņemts apzīmēt ar F_A un to aprēķina pēc formulas :

kur p ir vielas blīvums, kurā atrodas ķermenis, V ir ķermeņa iegrimušās daļas tilpums, g ir brīvās krišanas paātrināju

Vektoriālā formā Arhimēda likumu pieraksta šādi:

kur mīnus zīme norāda to, ka Arhimēda spēka virziens ir pretējs brīvās krišanas paātrinājuma virzienam.

Arhimēda likums – apgalvo, ka cēlējspēka stiprums ir proporcionāls ķermeņa izspiestā šķidruma masai un tā virziens ir pretējs smaguma spēka virzienam.